1. Arduino Master

Rol: Controlul central al sistemului, interfața cu utilizatorul.

Componente conectate:

• LCD 16×2 I2C – afișează statusul, ora, temperatura, umiditatea și nivelul de sunet.
• Keypad 4×4 – permite introducerea codului de acces.
• Servo motor – controlează mecanismul de blocare/deblocare al ușii.
• LED – se aprinde când ușa este deblocată.
• Buzzer – avertizează la acces neautorizat sau mișcări puternice.
• Ultrasonic Sensor – detectează prezența unui utilizator în apropiere.
• Conexiune I2C cu Slave – solicită date de la unitatea slave.

2. Arduino Slave

Rol: Colectarea datelor de mediu și detectarea mișcărilor neautorizate.

Componente conectate:

• DHT11 – măsoară temperatura și umiditatea.
• KY-037 – microfon analogic pentru detectarea nivelului de zgomot.
• SW-530 – senzor de înclinare (pentru detectarea mișcărilor).
• DS1302 RTC – modul de ceas în timp real pentru data și ora curente.

Masterul interoghează Slave-ul prin I2C pentru a primi un `SensorPacket` care conține:

• Ora și data
• Temperatura și umiditatea
• Nivelul de sunet
• Starea de înclinare (tilt)

Scop: Permite deblocarea dulapului doar de către utilizatori autorizați.

Flux:

• Senzorul ultrasonic detectează prezența unei persoane.
• LCD-ul afișează promptul pentru introducerea codului.
• Utilizatorul introduce codul PIN pe tastatură.
• Codul este verificat: dacă este corect: servomotorul deschide dulapul, LED-ul se aprinde, apare mesajul “Access Granted”; dacă este greșit: apare un mesaj sugestiv; după 3 încercări greșite, buzzer-ul rămâne pornit.
• Se apasă `B` pentru a rebloca sieful, `A` pentru a schimba cifrul.

Scop: Permite configurarea sau schimbarea codului de securitate de către utilizator.

Flux:

• Seiful este deblocat.
• Utilizatorul apasă `A`.
• Se cere introducerea unui nou cod (4 cifre).
• Codul este confirmat prin reintroducere.
• Dacă cele două coduri se potrivesc, noul cod este salvat.
• Dacă nu se potrivesc, apare mesajul “Code mismatch”.

Scop: Se monitorizează parametrii de mediu și se generează alerte în caz de manipulare.

Arduino Slave măsoară periodic:

• Temperatura și umiditatea (DHT11)
• Nivelul de sunet (KY-037)
• Timpul curent (DS1302)
• Înclinarea (SW-520D)

Dacă este detectată înclinare:

• La următoarea cerere I2C, flagul `tilt` este transmis

Arduino Master cere periodic datele de la slave, chiar și fără prezență umană. Dacă `tilt = true`:

• Sistemul activează alarma (buzzer-ul pornește permanent)
• Se consideră tentativă de furt

Scop: Afișează informațiile esențiale într-un format concis.

Format LCD:

• Rând 1: Icon lacăt, temperatură, umiditate, sunet
• Rând 2: Ora curentă și zona pentru cod: `H:hh [] M:mm`

Sistemul este alcătuit din două plăci de dezvoltare Arduino Uno, care comunică între ele prin magistrala I2C în configurație Master–Slave. Partea de Master controlează afișajul LCD 1602 cu interfață I2C, un servo-motor SG90 pentru închiderea fizică a seifului, o tastatură matricială 4×4 pentru introducerea codului PIN, un buzzer pentru semnalizare acustică și un LED de stare. Placa Slave este echipată cu senzori de mediu: un DHT11 pentru temperatură și umiditate, un senzor de sunet KY-037 pentru detecția zgomotului ambiental, un modul de timp real RTC DS1302 pentru afișarea orei curente și un senzor de înclinare SW-520D, conectat la o întrerupere externă pentru semnalizarea mișcărilor neautorizate. Întregul ansamblu este alimentat prin USB, fiind gândit să funcționeze într-un sistem închis și compact, ideal pentru securizarea unui obiect fizic.

Bill of Materials:

TOTAL: 2 x 35 + 16 + 7 + 12 + 12 + 5 + 5 + 15 + 20 + 0 + 0 + 2 + 30 + 14 = ~210

Conexiuni Master

Conexiuni Slave

Software-ul utilizat:

GITHUB: https://github.com/gabriel-2802/Arduino-Smart-Locker

Listă Librării Arduino Utilizate

Clase/structuri utiliazate:

/**
   Arduino Electronic Safe
 
   Copyright (C) 2020, Uri Shaked.
   Released under the MIT License.
*/
class SafeState {
  public:
    SafeState();
    void lock();
    bool unlock(String code);
    bool locked();
    bool hasCode();
    void setCode(String newCode);
 
  private:
    void setLock(bool locked);
    bool _locked;
};

// custom structs, enums
enum LockedPhase { PHASE_IDLE, PHASE_WAIT_INPUT, PHASE_VERIFY, PHASE_NOTIFICATION };
enum UnlockedPhase { PHASE_UNLOCK_IDLE, PHASE_UNLOCK_OPTIONS, PHASE_NEW_CODE_SETUP };
enum CodeSubPhase { CODE_ENTER, CODE_CONFIRM };


struct SensorPacket {
  uint8_t hour;
  uint8_t minute;
  uint8_t day;
  uint8_t month;
  uint16_t year;

  float temperature;
  float humidity;
  uint8_t soundPercent;
  bool tilt;
} __attribute__((packed));

void setup()
// Inițializează LCD-ul, servo-ul, senzorii, buzzerul, LED-ul, I2C, etc.
// Afișează mesajul „Welcome” și setează sistemul ca fiind blocat sau deblocat în funcție de starea salvată.

void resetScreenState()
// Golește ecranul și resetează indicatorii interni și codurile introduse.
// Este apelată după o perioadă lungă de inactivitate.

void requestSensorData()
// Trimite o solicitare I2C către slave (adresă definită) pentru a primi structura SensorPacket.
// Conține ora, temperatura, umiditatea, nivelul de sunet și detectarea de mișcare (tilt).

void lock()
// Mută servomotorul în poziția de blocare și oprește LED-ul.

void unlock()
// Mută servomotorul în poziția de deblocare și aprinde LED-ul.

bool isUserClose()
// Măsoară distanța cu senzorul ultrasonic (TRIG/ECHO).
// Dacă este sub un prag predefinit, consideră că utilizatorul este în apropiere.

void showNotification(const String& msg, bool isLockedPhase)
// Afișează un mesaj centrat pe LCD și setează automat faza următoare în funcție de context (locked/unlocked).

void displaySensorSummary(bool locked)
// Afișează temperatura, umiditatea, sunetul, ora și simbolul de lacăt (închis/deschis) pe ecran.

void safeLockedLogicStep()
// Selectează și apelează funcția corespunzătoare fazei curente de blocare.

void handleLockedIdle()
// Solicită date de la slave, verifică tilt, afișează senzorii și pregătește ecranul pentru introducerea codului.

void handleLockedWaitInput()
// Citește codul PIN de la tastatură și afișează * pentru fiecare cifră.

void handleLockedNotification()
// După succes sau eșec, așteaptă 1.5 secunde și revine în faza inițială.

void safeUnlockedLogicStep()
// Selectează și apelează funcția corespunzătoare fazei curente de deblocare.

void handleUnlockIdle()
// Afișează opțiunile: „A” pentru schimbare cod, „B” pentru blocare.

void handleUnlockOptions()
// Procesează apăsarea tastelor A sau B pentru a intra în faza de configurare sau de blocare.

void handleNewCodeSetup()
// Permite introducerea unui cod nou și confirmarea acestuia într-o singură funcție.
// Dacă cele două coduri coincid, noul cod este salvat.

void loop()
// Verifică la intervale regulate proximitatea utilizatorului.
// Solicită date de la slave și verifică senzorul de înclinare (tilt).
// Apelează logica de blocare sau deblocare doar dacă utilizatorul este prezent.

 void setup()  // Inițializează senzorul DHT11 (temperatură/umiditate) // Setează ora și data pe modulul RTC // Configurează senzorul de înclinare (tilt) și întreruperea externă // Pornește RTC-ul și inițializează comunicarea I²C ca slave  

 void onRequest()  // Este apelată automat de Arduino Master prin I2C. // Trimite structura SensorPacket către Master. // Dacă în acest moment tiltDetected este true, se trimite ca atare și apoi se resetează.  

 void onTilt()  // Funcție apelată la declanșarea întreruperii externe de la senzorul SW-520. // Setează flag-ul tiltDetected pe true.  

 void loop()  // Citește data și ora curente de la modulul RTC și actualizează packet // Citește temperatura și umiditatea de la senzorul DHT11 // Citește semnalul analogic de la microfonul KY-037 și îl transformă într-un procent // Copiază flag-ul tilt în packet și apoi îl resetează // Așteaptă 250ms înainte de următoarea lectură (pentru eficiență)  

• Sistemul de acces a fost implementat cu succes, permițând blocarea/deblocarea fizică prin introducerea unui cod PIN pe tastatura matricială.
• Informațiile despre temperatură, umiditate, sunet și înclinare sunt colectate în timp real de Arduino Slave și transmise cu succes către Arduino Master prin I²C.
• Ecranul LCD afișează datele ambientale și oferă interfață intuitivă pentru utilizator.
• În cazul unei tentative de manipulare a sistemului (detectare de tilt), sistemul reacționează prin activarea buzzerului de alarmă și blochează accesul.
• LED-ul montat indică vizual starea de blocare a seifului (ON = deblocat).

• Comunicarea Master–Slave prin I2C s-a dovedit stabilă și eficientă.
• Utilizarea întreruperilor pentru senzorul de înclinare permite reacții imediate la tentative de manipulare.
• Arhitectura modulară (separare Master–Slave) permite extinderea sistemului cu ușurință
• Proiectul oferă un exemplu funcțional de integrare între senzori digitali/analogici, module RTC și controlere multiple într-un sistem embedded.

Export to PDF